JPS6042646B2 - 前置増幅器 - Google Patents

前置増幅器

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JPS6042646B2
JPS6042646B2 JP52032453A JP3245377A JPS6042646B2 JP S6042646 B2 JPS6042646 B2 JP S6042646B2 JP 52032453 A JP52032453 A JP 52032453A JP 3245377 A JP3245377 A JP 3245377A JP S6042646 B2 JPS6042646 B2 JP S6042646B2
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JP
Japan
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preamplifier
frequency
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voltage
resistor
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JP52032453A
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謙一 長谷川
宏 谷口
貞文 北村
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/26Modifications of amplifiers to reduce influence of noise generated by amplifying elements
    • HELECTRICITY
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    • H03F3/04Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
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    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/191Tuned amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/76Television signal recording
    • H04N5/91Television signal processing therefor
    • H04N5/93Regeneration of the television signal or of selected parts thereof
    • H04N5/931Regeneration of the television signal or of selected parts thereof for restoring the level of the reproduced signal
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  • Power Engineering (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 する。
正弦波を磁気ヘッドにより、磁気テープ上に記録し、再
生した場合の0出力電圧一周波数ョ特性は、第2図aの
曲線1に示す如くであつて、周波数FOにおいて最大出
力電圧が得られる。
この周波数FOは、磁気ヘッドのヘッドキャップ幅と、
磁気ヘッドとテープとの相対速度とにより決つてくるも
のであつて、およそ1MHz又はこれ以下である。一方
、映像信号の周波数帯域幅は、4MHz程度あるため、
FM変調技術を利用する場合、少なくとも4MHzの周
波数帯域幅が必要であることとなる。そのため、前置増
幅器の共振系の共振周波数Frを、およそ5MHzに設
定し、前置増幅器の出力電圧を周波数の変化に対し、平
坦化している。一般に映像信号をFM変調する際の周波
数偏位は下限3.5MHz1上限4.5MHz程度に選
ばれ、シンクチツプの周波数が低く、白レベルの周波数
が高くなるように変調する。また、FM信号の搬送波及
び下側波はテープ上に記録されるが、その上側波はほと
んど失なわれる。このように、周波数帯域幅の狭い磁気
記録再生装置て映像信号を記録再生すると、1反転ョ又
は1ヤブレョと呼ばれる特有の現象を生じ易すい。
これを避げるために、共振周波数Frは、前記上限周波
数(および4.5MHz位)よりも高く設定される。以
上が磁気記録再生の概略である。
近年、磁気記録再生装置の高密度化が著しく進み、当初
EIAJの規格において、ヘッドとテープ間の相対速度
が11m/秒、トラック幅が120pmであつたものが
、それぞれ6m/秒、30μmのものが実用化されるよ
うになつてきている。その結果磁気テープ上での単位面
積当りの記録密度は、およそ8倍も向上した。相対速度
の減少に比例し、またトラック幅の減少に比例して、ヘ
ッドにより再生される信号電圧は減少してきている。磁
気テープ及び磁気ヘッドの改良により少しは補なわれて
はいるが、出力電圧の低下は大幅なものであつて以下に
述べるような、S/N比の劣下という重大な問・題が生
じている。即ち、磁気ヘッドからの出力電圧が低下して
も、十分なS/N比を得るためにノイズを減少させる必
要がある。
ところが従来、ヘッド、テープ、及び前置増幅器におけ
るノイズ発生があまり解明されておらず、また磁気ヘッ
ドからの再生信号の信号源インピーダンスは周波数によ
り変化するために、前置増幅器のNFを最適にする設計
手法も不十分で、しかも複雑なものであつた。さらに、
従来は変調ノイズと呼ばれるテープとヘッド系に特有の
ノイズが支配的であつたが、この変調ノイズも再生信号
レベルの減少につれて減少してきている(磁気ヘッドか
らの再生信号の出力が低゛下すると、変調ノイズも減少
することが実験的に判つている)。また変調ノイズは、
AM変調成分が大きいためFM復調の前処理の過程、即
ちりミッターによりある程度減少できるものである。以
上のような結果、高密度記録時のFM復調後の信号のS
/N比に支配的な影響を与えているノイズ発生源を明確
にし、それを改善する手段が要求されるようになつてき
た。以上述べた中で明らかになつた問題点を解決しよう
とするのが本発明である。
FM復調後の信号S/N比は次のような過程で劣下して
いることがつきとめられた。第2図bの曲線3は前置増
幅器の交流出力を縦軸に、横軸に周波数を採り、示した
グラフであつて、周波数Fsの信号が磁気ヘッドより再
生され、増幅されている。この信号の上側波、下側波側
に現われている出力成分は、ノイズであつて、共振周波
数Fr付近で極大となつている。
このようなノイズを含んだ信号(第2図bの曲線3)を
、FM復調の前処理としてりミッター回路で振幅制限す
ると、第2図cの曲線4のようになつていて、信号周波
数Fsの上側波側、下側波側にノイズ出力の極大値を有
する信号になる。りミッター回路によるこのような現象
はいわゆる残留側波帯FM方式において、搬送波と、一
方の側帯波とをりミッター回路を介すると、もう一方の
側波が再生されるのと、同様の現象である。このような
信号(第2図cの曲線4)をFM復調することになるた
め、復調信号中のノイズが増えている。周波数Frに前
記共振系の共振周波数を設定する理由は前述した如く、
テープよりの出力電圧の周波数特性の補正及び1反転ョ
の防止であるから、磁気ヘッドにより再生される信号の
周波数Fsは共振周波数Frよソー般に低い。このため
に、以上のような過程でノイズが発生する。このノイズ
の影響はFM変調された映像信号において、前述の如く
、白レベル側よりも、グレーレベル及び黒レベルの方が
周波数が低いために、大きい。共振周波数Fr付近で極
大値をとるノイズの発生源は、従来明確でなく、磁気ヘ
ッドのインピーダンスの実数分であると考えられていた
が、共振系のダンピング低抗が主な発生源であることが
わかる。さらに詳しくは、第1図bにおいて、インダク
タンスLH、容量CH、及び抵抗ROにより構成される
共振回路のインピーダンスの実数部であつ−て、共振周
波数Frにおいて極大値をとる。
本発明の目的は、このダンピング抵抗ROに発生するノ
イズを軽減することである。第3図aに一実施例を示し
、説明する。インダクタンスLHは磁気ヘッドのインダ
クタンス分であり、Esは磁気ヘッドに誘導される信号
を示す。容量CHは、インダクタンスLHと共に共振系
を構成するため、また容量C1は増幅器Aと共振系とを
直流的に分離するためのものである。増幅器Aの初段増
幅素子は内部で直流バイアス電圧が与えられている。増
幅器Aの入力端子Tinに入力された信号は、a倍に増
幅、位相反転されて、出力端子TOutに現われる。(
但し、a〉+1とする)。したがつて、抵抗R1は負帰
還抵抗として動作し、その負帰還率βは、共振系のイン
ピーダンスムと増幅器Aの入力インピーダンスRinと
の並列インピーダンスZinから、である。
磁気ヘッド側から増幅器Aの側を見た場合、抵抗R1は
、負帰還抵抗だから、等価的に3Lとなつて入力端子と
接地との間に挿入されa+1て、インピーダンスZs及
びRinに並列に動作する。
そして第1図bにおける抵抗ROと同じ動作をするよう
に設定する。よつてR1=(a+1)ROである。この
第3図aと第1図bとの差を説明するために、第5図A
,bを用いる。
第5図aは第1図bの等価回路で、磁気ヘッド(そのイ
ンダクタンスLH)と容量CHとの共振系のインピーダ
ンスムを介して、磁気ヘッドに誘導された信号(周波数
Fs)の電圧Es″が端子Tsに導かれている。
(電圧Es″は、第1図bを第5図A,bに書き直した
ために、電圧Hsに係数をかけた電圧)また、ダンピン
グ抵t/LROが端子Tsと接地との間に接続されでお
り、電圧源πwはこの抵拍只0の発生する熱雑音である
。端子Tsに現われた信号及び雑音は、入力端子Tin
に入力されて増幅器Aの入力抵t/LRlnの両端に電
圧を発生する。端子Tsに現われる周波数Fsの信号成
分は、であり、共振周波数Fr付近に極大値を持つ抵抗
ROの発生する雑音μュは端子Tsにおいてである。こ
こにム(Fs),Zs(Fr)はそれぞれインピーダン
スムの周波数Fs及び周波数Frにおけるインピーダン
スであり、K,T,Δfはそれぞれボルツマン定数、抵
抗の温度、及び周波数Fr近辺の狭い周波数帯域幅を示
す。ここで周波数Fsの信号成分と、周波数Fr近辺の
雑音成分との比RatiOをとると、ノとなる。
この値は大きい方が良い。一方、第5図bにおいて考?
てみると信号成分及び雑音成分はそれぞれとなり、この
場合の比RatiO″は ここで前述したように抵抗R1は At1− \αl11ノ 工t一 であることに留意して、どちらの比が大きいか調べると
、ところて磁気ヘッドは抵抗性の損失を現実には持つて
おり、磁気ヘッドのインダクタンスLHと容量CHとの
共振系のインピーダンスムはその絶対値1ムlは通常、
」一ーI ノ〜Vンー1−′117■であり、また
増幅器Aの増幅度の絶対値aはaく+1である(実際上
、a=10〜100唯である)から、R1=(a+1)
RO〈1ZsIとなるので、上式の第2項において、共
振系のインピーダンス△は、共振周波数Frてあるから
、であつて、 従つて、増幅器Aの増幅度aは3よりもずつと大きいか
ら、即ち、第5図bの回路の方が、第5図aの回路より
も、雑音が減少されている。
よつて第3図aの回路は、第1図bの回路よりも周波数
Fr近辺の雑音を軽減している。そのようすは再び第2
図bにおいて、第1図の前置増幅器を使用すれば、曲線
3の如くであつたものが、第3図aの前置増幅器を採用
することによつて曲線5のように、特に周波数Fr近辺
のノイズ出力を減少させることができる。そしてりミッ
ター回路で処理した後において、第2図cの曲線6の如
く、信号周波数Fsの上側波側及び下側波側でのノイズ
出力の極大値を減少せしめており、FM復調した後の信
号のS/N比が良くなることが判る。次に第3図bの実
施例について説明する。
ノイズを軽減する手法は第3図aと同じであるが、増幅
器Aの初段増幅素子に与える直流バイアス電圧を抵抗R
1を介して増幅器Aの出力から負帰還させている。
一般に増幅器Aにおいては、ある一定の直流電圧を抵抗
を分圧して直流バイアス電圧を作成し、7初段増幅素子
に供給する。
しかしこのバイアス電圧を作成する抵抗も、やはり雑音
を発生してしまう。これを取り除くために交流成分と同
時にバイアス電圧をも増幅器Aの出力端子から負帰還で
供給すると、前述のダンピング抵抗ROの雑音を軽減す
る手法と相乗効果を発揮し、効果的てある。
さらに、第3図cの実施例も、増幅器Aの初段増幅素子
の直流バイアス電圧の供給方法に関係している。磁気ヘ
ッドは直流電圧に対し、導通状態門であることに着目し
て、直流電圧源E。Oを抵抗RBl+RB2で電圧分割
し、容量CBにより交流成分を接地ヘバイパレス、安定
な直流電圧を作成して、この分圧された電圧を磁気ヘッ
ドと介して増幅器Aへ供給している。この構成によれば
一般のノ増幅器のようなバイアス電圧中の雑音を除去で
き、磁気ヘッド自身の発生する雑音と増幅器AのNFが
検討すべき残された事項となる。別の実施例第4図A,
bは負帰還に用いる抵抗器の持つ浮遊容量による悪影響
を除こうとする構成てある。
前述の第3図aの実施例の場合の抵抗R1は、その2つ
の端子の間に浮遊容量を持つている。この浮遊容量はい
わゆるミラー効果によつて、容量CHに並列に等価的に
挿入されるために、所望の共振周波数Frご得るための
容量CHの値が小さくなり、極端な場合、負にしなくて
はいけない問題が起りうる。この原因は第一に、増幅器
Aの増幅度aが目的の関係上非常に大きいことにあり、
第二に使用する抵抗器自体が浮遊容量を多く持つていて
起ることもある。それは、抵抗器の形状が不都合な場合
、あるいは可変抵抗器であるために固定抵抗器よりも浮
遊容量の多い場合に問題となる。そこで、第4図aの実
施例においては、増幅器Aの出力を抵抗Rl,R4で電
圧分割し、この分圧された出力電圧を抵抗R2を介して
負帰還をかけている。この場合の負帰還に寄与する等価
的な増幅度はである。
したがつてミラー容量は、であつたものが、 となつて、減少させることができる。
ちなみに抵抗R3、抵抗R4、及び増幅器Aの出力イン
ピーダンスの値は小さいために、これらの有する浮遊容
量は問題とはならない。第4図bの実施例では、前記抵
抗R3,R4に代つて、可変抵抗RVA8.が使用され
ている。
負帰還抵抗を可変したい応用に特に好適な構成である。
負帰還用の抵抗R5として固定抵抗器を用い、増幅器A
の出力電圧を可変抵抗RVAR.で電圧分割する。この
ようにすると、浮遊容量Cs″の少ない固定抵抗器を使
用でき、同時に可変抵抗器による分圧比を可変して、等
価的なダンピング抵抗を可変できる。実際の応用に際し
て、固路設計及び部品の配置設計が非常に楽になり、製
造上大きな利点となる。
以上述べたように、本発明を利用すれば、近年磁気記録
再生装置の高密度化に伴うS/N比劣化の問題を効果的
に解決でき、利用効果の大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図aは従来の前置増幅器の接続関係を示す電気的結
線図、bは同等価回路図、第2図A,b,cはそれぞれ
動作説明のための図、第3図A,b,cおよび第4図A
,bはそれぞれ本発明の実施例を示す結線図、第5図a
は第1図bの等l価回路図、bは第3図aの等価回路図
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 トランスデューサーのインダクタンスと分布容量又
    はコンデンサーとが共振系を構成している信号源の信号
    を増幅する前置増幅器において、前記共振系のダンピン
    グ抵抗として、負帰還抵抗を用いることにより等価的な
    雑音発生量を減少せしめることを特徴とする前置増幅器
    。 2 前置増幅器の交流出力を分圧し、その分圧された交
    流出力を負帰還抵抗を介して、前記前置増幅器の入力側
    に供給することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載の前置増幅器。 3 分圧比を可変調整可能に構成し、その調整により、
    等価的な負帰還抵抗の値を可変となさしめることを特徴
    とする特許請求の範囲第2項に記載の前置増幅器。 4 前置増幅器の出力の直流成分をその出力の交流成分
    と共に負帰還抵抗を介して、前記増幅器の入力側へ供給
    することにより、直流バイアス電圧を与えることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載の前置増幅器。 5 トランスデューサーを介して、安定な直流バイアス
    電圧を前置増幅器に供給することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の前置増幅器。 6 トランスデューサーは磁気ヘッドであり、その磁気
    ヘッドより得られる出力は周波数変調された映像信号で
    あり、かつ、周波数変調波の周波数偏位の中心周波数が
    共振系の共振周波数より低く設定されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載の前置増幅器。
JP52032453A 1977-03-23 1977-03-23 前置増幅器 Expired JPS6042646B2 (ja)

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